基于压电/酶催化耦合过程的自驱动植入式医疗检测芯片

基本信息
批准号:11674048
项目类别:面上项目
资助金额:67.00
负责人:邢丽丽
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王旗,张德安,王强,孙晶,孙聪,何昊轩,董传义,张琳琳,赵天铭
关键词:
植入式压电效应氧化锌自驱动医学物理新技术
结项摘要

With the rapid pace of society and life, people tend to suffer from some chronic diseases, such as diabetes and cardiovascular disease. These two diseases have become the two major killers of human health. Self-powered body-implanted biomedical detective chips can set up a connection with human body to form the local area network, and then obtain a series of disease-related information for the detection and treatment of the diseases. Basing on piezo/enzymatic-catalysis coupling process, this project develops the self-powered body-implanted biomedical detective chips without any external power sources. ZnO nanowire arrays can not only act as a power source for the chip but also as the biosensing materials for detecting the concentrations of blood sugar and cholesterol after the modification of enzymes. By using the surface modification and element doping, the piezoelectric effect, the sensitivity and stability of the functional materials can be improved. In order to develop the implanted chips for human body, both muscle fiber-like and membrane-like chips are fabricated. Furthermore, combining related theories and experiments to investigate piezo/enzymatic-catalysis coupling mechanism, the physical and chemical nature can be revealed and the theoretical model of the new physical effect can be established. The implementation of the project is beneficial to the interdisciplinary development of biomedical science and condensed matter physics. Also, it can promote the development of implanted biomedical detective chips in China.

社会和生活节奏加快,人们容易患上一些慢性疾病,其中糖尿病和心血管疾病已经成为威胁人类将康的两大杀手。自驱动植入式医疗检测芯片能和人体相连接并形成局域网络,以获得与疾病有关的信息,利于疾病的早期发现和治疗。本申请项目基于压电酶催化耦合过程,研制一种无需外接电源的自驱动植入式医疗检测芯片,氧化锌压电纳米线阵列既可作为电源为芯片供电,也可作为酶催化的功能材料检测血糖和与胆固醇浓度。通过表面修饰和元素掺杂,提高功能材料的压电性质和生物传感的灵敏度和稳定性;通过构建肌肉纤维型和平面膜型芯片以适合人体器官和组织的需要;通过理论和实验相结合研究压电酶催化耦合机制,揭示其物理和化学本质,为新物理效应建立准确的理论模型。本项目的实施,不仅可以为凝聚态物理和生物医学的交叉学科发展做出贡献,还可推动我国植入式医疗检测芯片领域的发展,同时具有重要的科学意义和实用前景。

项目摘要

社会和生活节奏加快,人们容易患上一些慢性疾病,其中糖尿病和心血管疾病已经成为威胁人类将康的两大杀手。自驱动植入式医疗检测芯片能和人体相连接并形成局域网络,以获得与疾病有关的信息,利于疾病的早期发现和治疗。本项目基于压电酶催化耦合过程,研制了无需外接电源的自驱动植入式医疗检测芯片,氧化锌压电纳米线阵列既可作为电源为芯片供电,也可作为酶催化的功能材料检测血糖、尿酸和尿素等浓度。通过表面修饰,提高了功能材料的压电性质和生物传感的灵敏度、选择性和稳定性;通过构建多单元检测芯片不仅能够与人体皮肤很好贴合,也可植入于体内;通过研究压电/酶催化耦合机制,揭示其物理和化学本质,确定机制的准确性,构建了较为清晰正确的物理图像。通过本项目的研究和资助,发表SCI论文38篇,其中影响因子大于10的有10篇,授权发明专利2项。获得辽宁省科技奖自然科学类二等奖1项,辽宁省自然科学学术成果奖二等奖1项,沈阳市十大学术论文和沈阳市自然科学学术成果奖一等奖1项。2017年邢丽丽入选沈阳市高层次人才拔尖人才,获得2017年辽宁省优秀硕士学位论文指导教师和东北大学优秀硕士学位论文指导教师。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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